[논문 리뷰] New AB-Thermonuclear Reactor for Aerospace

Alexander Bolonkin|ArXiv.org|2007. 06. 14.

Electromagnetic Launch and Propulsion Technology참고 문헌 14인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 항공우주 응용을 위한 새로운 AB-핵융합로 설계를 제안하며, 프리즘 반사판(PR)과 플라즈마 반사판을 캐비닛 형태의 캐비티 내에 배치하여 레이저 및 열복사 에너지를 다중 반사시켜 연료 펠릿으로 다시 방사함으로써 복사 손실을 크게 감소시킨다. 이 혁신은 라우슨 기준을 수백 배 이상 향상시켜 더 작고 가볍고 저렴한 반응로를 가능하게 하며, 기존 설계 대비 크기, 무게, 비용을 수십 배 감소시킬 잠재력을 지닌다.

ABSTRACT

There are two main methods of nulcear fusion: inertial confinement fusion (ICF) and magnetic confinement fusion (MCF). Existing thermonuclear reactors are very complex, expensive, large, and heavy. They cannot achieve the Lawson creterion. The author offers an innovation. ICF has on the inside surface of the shell-shaped combustion chamber a covering of small Prism Reflectors (PR) and plasma reflector. These prism reflectors have a noteworthy advantage, in comparison with conventional mirror and especially with conventional shell: they multi-reflect the heat and laser radiation exactly back into collision with the fuel target capsule (pellet). The plasma reflector reflects the Bremsstrahlung radiation. The offered innovation decreases radiation losses, creates significant radiation pressure and increases the reaction time. The Lawson criterion increases by hundreds of times. The size, cost, and weight of a typical installation will decrease by tens of times. The author is researching the efficiency of these innovations. Keywords: Thermonuclear reactor, Multi-reflex AB-thermonuclear reactor, aerospace thermonuclear engine. This work is presented as paper AIAA-2006-7225 to Space-2006 Conference, 19-21 September, 2006, San Jose, CA, USA.

연구 동기 및 목표

• 기존 핵융합로의 한계를 해결하기 위해 크기가 크고 무겁고 비싸며, 라우슨 기준을 충족하지 못하는 문제를 해결한다.
• 항공우주 추진을 위한 적합한 소형, 경량, 저비용 핵융합로를 개발한다.
• 레이저 및 열복사 에너지를 다중 반사시켜 관성적 격리 융합(ICF)에서의 복사 손실을 줄인다.
• 반사 캐비티 기하구조를 통해 반응 시간과 복사압을 향상시킨다.
• 혁신적인 반사 구성 요소를 통해 라우슨 기준을 크게 향상시켜 실용적인 핵융합 추진을 가능하게 한다.

제안 방법

• 반응로는 내부 표면에 작은 프리즘 반사판(PR)을 배열한 캐비닛 형태의 연소 캐비티를 사용한다.
• 프리즘 반사판은 레이저 및 열복사 에너지를 정확히 연료 펠릿 쪽으로 다중 반사시켜 에너지 결합 효율을 높인다.
• 플라즈마 반사판은 브레머스트랄링 복사 에너지를 반사하여 플라즈마로부터의 에너지 손실을 최소화한다.
• 반사 기하구조는 복사압을 증가시키고 반응 시간을 연장시켜 에너지 수익률을 향상시킨다.
• 프리즘의 전반사 원리와 각도 집중 효과를 활용해 고효율으로 복사 에너지를 재방향 시킨다.
• 복잡한 자석장이나 전통적인 반사경 시스템에 의존하지 않고도 높은 수준의 에너지 봉쇄를 달성하고자 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 프리즘 반사판을 통한 레이저 및 열복사 에너지의 다중 반사로 관성적 격리 융합(ICF)에서의 복사 손실을 크게 줄일 수 있는가?
• RQ2 캐비닛 형태의 캐비티 내에서 프리즘 및 플라즈마 반사판을 사용할 경우 라우슨 기준은 어느 정도 향상될 수 있는가?
• RQ3 이러한 반사 설계를 통해 기존 ICF 반응로 대비 반응로의 크기, 무게, 비용을 수십 배 감소시킬 수 있는가?
• RQ4 다중 반사 메커니즘이 연료 펠릿 내에서 복사압을 어떻게 향상시키고 반응 시간을 연장하는가?
• RQ5 소형화와 효율성 덕분에 제안된 AB-핵융합로 설계는 항공우주 응용에 실현 가능할까?

주요 결과

• 프리즘 반사판 시스템은 레이저 및 열복사 에너지를 연료 펠릿으로 다시 다중 반사시켜 복사 손실을 크게 감소시킨다.
• 플라즈마 반사판은 브레머스트랄링 복사 에너지를 효과적으로 반사하여 플라즈마로부터의 에너지 손실을 추가로 최소화한다.
• 반복적인 반사로 인해 복사압이 증가하여 에너지 결합 효율과 반응 효율이 향상된다.
• 라우슨 기준은 수백 배 이상 향상될 것으로 예측되며, 더 유리한 융합 조건을 가능하게 한다.
• 반응로의 크기, 무게, 비용은 기존 핵융합로 대비 수십 배 감소할 것으로 추정된다.
• 이 설계는 항공우주 응용을 위한 소형 고효율 핵융합 추진 시스템을 위한 실현 가능한 길을 제시한다.